JPH08508068A - 回転式陰極装置を使用して金属を電着させるための方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転式陰極装置を有する金属回収室中で金属を電着するための装置である。回転式陰極装置は少なくとも１個のスリット（２１）とこのスリットの後方に少なくとも１個の接触動作室と少なくとも１個の被覆陰極を有し、接触要素と駆動軸（５）には電流が供給される。前記電着する装置は被覆陰極（２０）への支持体シリンダ（１１）の支持とこの被覆陰極の材料の選択を容易にする。というのはこの材料がこの特別の電着工程に極めて良く適合させることができるからである。ここに開示された工程は十分に導電性を有する金属含有溶液から金属を取り出すのに使用され、このような溶液を作業工程に戻す目的に使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 回転式陰極装置を使用して金属を電着させるための方法と装置 この発明は、請求の範囲１と１０に記載の回転式陰極装置を使用して金属を電 着させるための方法と装置に関する。 溶液から金属を析出させるための電解装置が公知になっている。これらの装置 では電極が極板として束にして配設されている。このようにして何重にも短絡が 監視され、或いは接触不良により未制御の電流密度が発生し（０，１−１Ａ／ｄ ｍ²）、これにより異なる析出が繰り返される。更に流動状態は制御しにくく、 同様に不均一な析出という結果になる。この欠点を補償するために電流密度を低 くするようになった。その結果析出に長時間かかることになり、従って経済的に 不都合であり、或いはまたより大きな設備を設けるようになり、費用がかさむよ うになった。 ＰＳ−ＵＳ5183544によれば金属回収装置が公知である。この装置を用いてフ ィルタケーキから金属を回収することができる。予備処理において金属含有フィ ルタケーキ部分を縣濁させ、電解液に供給する。この電解液中で金属は回転する 陰極に析出される。この陰極はニッケルとかクロームを積層したアルミニウムで ある。この陰極は毎回新しく用意しなければならず、不利である。加えて析出が 終了した後陰極を再度工程に繰り入れる前に再処理しなければならない。 回転式陰極装置を設けた金属の電着装置とこの装置を操作する方法を提供する のがこの発明の課題である。この陰極装置は緊密に構成され、均質な析出を行い 、従って金属回収には特に適している。 この発明は前記課題を請求の範囲１に記載の装置と請求の範囲１０に記載の方 法とにより解決する。請求の範囲２〜９にはそのいくつかの実施の態様を記載す る。この発明を以下に図をもとに更に詳説する。 図１は電解ユニット中の回転式陰極装置の原理の概略図、 図２は支持体シリンダの接触棒なしの部分の断面図、 図３は接触棒を組み込んだ後の支持体シリンダの部分の断面図、 図４は接触動作室の実施例、 図５は無端脚部としての被覆陰極の実施例である。 図１は電解ユニット中の回転式陰極装置の原理の概略を示している。設置枠１ の上に容器２がある。容器２は電解液を含み、容器２の中には容器中央に円筒管 ４が溶着されている。この管に駆動軸５を通してある。駆動軸は軸受６と６’で 支承してあり、移動可能な駆動装置７を介して有歯ベルト８により駆動され、上 端部にはフランジ９を有する。管は電解液の鏡面１６より高く延在しており、こ れにより電解液の流出が防止される。注入口１７か溢れ口１８から電解ユニット に電解液が出し入れされる。こうしてこの装置は多数のこのような設備の従続接 続にも役立つ。駆動軸はこの例では中空軸であるが、この軸により陰極側の電流 供給が行われる。そのために研磨体１０を設けてある。駆動軸は或る程度の強度 が必要で、同時に電流供給部として使用しようとすれば硬質青銅または硬質銅の ような金属合金で製造される。駆動軸を中空軸にする場合には、不錆鋼で製造す る。こうすると腐食防止に役立つ。そうなると電流供給１９は銅導体を介して行 われる。フランジ９には支持体シリンダ１１を固定してあるので、その結果その シリンダ壁が電解液中に浸かる。支持体シリンダの外側には被覆陰極２０を固定 してある。被覆陰極には差し込みブシュ１４を有する接触棒３０を介して電流供 給１９が行われる。これについてはまた記述する。陽極側の電流供給は棒電極ま たは板電極１５を用いて公知の態様で行われれる。被覆陰極２０の材料としては 箔、ガーゼ、織物、編み物、フリース、発泡体及び金属またはプラスチックの類 似物がある。 図２は支持体シリンダの一部分の断面を示している。支持体シリンダ１１は１ 個または数個のスリット２１を有する。このスリットの中へ被覆陰極２０をはめ 込み、陰極の端部２２と２２’が支持体シリンダの縁部２３と２３’に沿って案 内される。支持体シリンダはポリプロピレンのようなプラスチックで製造するの が好都合である。しかしまた金属材料で製造することもできる。その場合には内 側面に少なくとも電解液面の上まで粉末塗装して、絶縁と腐食の要請に応えるこ とができる。スリット２１は狭く、被覆陰極２０の材料に合わされる。即ち２５ ミリメートル幅で、実質的に駆動軸の回転軸に平行である。しかし傾斜させるこ ともできる。被覆陰極としては薄く、可撓性がある材料、たとえば１５〜１５０ ミクロン、特に７０ミクロンの厚さの銅箔、或いは５０〜５００ミクロンの厚さ のポリプロピレン織物、または厚さ３〜５ミリメートルの開放多孔性で且つ低抵 抗性の導電性ポリプロピレン発泡体がある。この種の被覆陰極材料は巻物材料よ り廉価に使用できる。支持体シリンダの装入のために引き伸ばされた被覆陰極片 は端部を削って丸みをつけてあり、その後その丸みのある端部を容易にスリット の中へ入れることができる。以下に記述するように接触棒を挿入した後この仕方 で支持体シリンダ上に平滑に載る被覆陰極ができる。こうして陽極構造にするた めの正確に定義された幾何学的構造になる。これは均質な析出を達成するのに重 要なことである。選択された被覆陰極材料にスリット幅を合わせて、スリットの 後方での析出を効果的に防止できる。スリット２１の後方にはスリットに平行な 接触動作室２５がある。この接触動作室は溝２４と支持体シリンダ１１とによっ て形成される。溝２４は位置２６と２６’の所で支持体シリンダに取り付けられ る。取り付けは溶着がよい。接触動作室２５はここでは正方形であり、接触動作 のために用意されている。 図３は接触棒を入れた後の支持体シリンダの一部分の断面図である。支持体シ リンダ１１及び端部２２と２２’を有する被覆陰極２０は図２のものと対応する 。接触動作室２５はここでは本質的に円筒状であり、管２４によって実現される 。接触棒３０は陰極側電流供給部のための被覆陰極２０の接触動作を起こさせる 。接触棒の材料と大きさは、広い面積の接触動作を保証し且つ同時に接触棒によ って支持体シリンダ上の被覆陰極固定を実現して、これ以上の固定手段は必要と しないように選ばれる。これは特に有利であることが実証され、これで得られる 比電解液最高電流密度は特に１〜１０Ａ／ｄｍ²であり、緊密で機械的に安定し た金属層ができ、障害になる析出は観察されなかった。接触棒３０は円形横断面 が選ばれたが、他の形、たとえば六角形でもよい。重要なのは材料と大きさ、特 別の直径の大きさと横断面の形の選択によって最善の強制接触動作が行われ、こ れが被覆陰極の使用された材料に適応させられることである。意外にも前記の種 類の接触棒の使用によって完全に張った被覆陰極が極薄の箔を使用した場合にも できた。この被覆陰極は支持体シリンダ上にあって平滑であった。その上更にこ の固定様式の操作は問題なく、容易で且つ急速であることが実証され、達成され た析出の良好な再生産において立証された。 図４は接触動作室の一実施例である。支持体シリンダ１１の後方にこの支持体 シリンダ１１より直径の小さな第二のシリンダ４０がある。ウェブ４１と４１’ を介して内側シリンダ４０が支持体シリンダ１１に固定される。これによりほぼ 正方形或いは長方形の接触動作室２５ができ、この接触動作室中で被覆陰極２０ と正方形或いは長方形の接触棒との接触動作を広い面積で行うことができる。 図５は無端脚部としての被覆陰極の一実施例である。接触動作室２５はここで は再び管２４を用いて実施されている。被覆陰極２０としてチューブ状で網状の 材料が使用された。この材料は無端チューブとして使用でき、使用の仕方に応じ て短くされる。短くされたチューブ片は支持体シリンダ１１上へ折り返され、補 助板５０で矢印方向へスリット中に突き入れられ、補助板の除去後接触棒との接 触動作を容易且つ確実に達成することができる。この実施例では特に直径上で向 き合うスリットを有する支持体シリンダが使用される。これにより接触動作は完 全となり被覆陰極の平滑な表面の形成が保証される。第二スリットの使用により このようにして接触動作面の二重化が実現されるが、おおいに望ましいことであ る。 例１は銅含有の縦型洗浄浴から成る溶液の電解について記載する。縦型洗浄浴 は６０ｇ／ｌ（１リットル当たり６０グラム）の銅を有する銅電解液に後接続さ れた。被覆陰極としては０，２５ｍ×０，４３８ｍの量、０，３４４ｍ²の陰極 面を有する７０ミクロンの銅箔が使用された。陰極装置は毎分１６回転した。電 流密度は１Ａ／ｄｍ²であった。装入容量は出発濃度４ｇ／ｌで１００リットル であった。最終濃度は１５，３時間後１，２ｍｇ／ｌであった。ここから計算さ れた効率は６４％となった。 例２は銀含有のシアン化物の縦型洗浄浴から成る溶液の電解について記載する 。縦型洗浄浴はシアン化物の銀・電解液に後接続された。被覆陰極としては同じ く０，２５ｍ×０，４３８ｍの質量、０，３４４ｍ²の陰極面を有する７０ミク ロンの銅箔が使用された。陰極装置は毎分１６回転した。電流密度は１Ａ／ｄｍ² であった。装入容量は出発濃度１，７４ｇ／１で１００リットルであった。最 終濃度は１３，８時間後１，５ｍｇ／ｌであった。ここから計算された効率は９ ，１％となった。 例３は銀含有のシアン化物の縦型洗浄浴から成る溶液の電解について記載する 。縦型洗浄浴はシアン化物の銀・電解液に後接続された。被覆陰極としては同じ く７ｄｍ²の陰極面を有する７０ミクロンの銅箔が使用された。陰極装置は毎分 １６回転した。装入容量は出発濃度１，７４ｇ／ｌで３０リットルであった。最 終濃度は４９時間後１ｍｇ／ｌであった。ここから計算された効率は７％となっ た。 例４は銅含有の浴から成る溶液の電解について記載する。この浴は１４ｇ／ｌ の銅を有するＣｕＳＯ₄・電解質に含まれていた。この被覆陰極は毎分３０回転 で陰極面積は３５ｄｍ²であった。浴容量は１２０リットル。５２Ａの電池電流 で１，５Ａ／ｄｍ²であった。出発濃度は１４ｇ／ｌ、最終濃度は２８，５時間 後０，１ｍｇ／ｌより小さかった。ここから計算された効率は９５，７％であっ た。 例５は金含有の浴から成る溶液の電解について記載する。この浴の出発濃度は は金４００ｍｇ／ｌであった。被覆陰極の陰極面積は回転数が毎分１２回で７， ３ｄｍ²であった。ｐＨ値４，５のときの浴容量は３０リットルであった。電流 密度は電池電流０，７３Ａのとき０，１Ａ／ｄｍ²であった。陽極はチタン・プ ラチナ張りであった。電解質放射は陰極に向けられ、電解質の追加運動を引き起 こした。最終濃度は１６時間後１ｍｇ／ｌであった。ここから計算された効率は １３，９％であった。全体でこの金析出の場合は１２ｇの金が析出された。これ は１，０２ｇ／Ａｈに相当する。 以上に記載した装置と方法は金属を含有する充分に導電性のある溶液から金属 を除去処理するのに使用される。しかしこれらの装置と方法はその種の溶液を劣 化させて、電解処理の一定時間経過後作業過程へ戻すという目的にも使用される 。これはたとえば作業工程中変化して望ましくない金属濃度になる類の抜染浴、 媒染浴、電解質の場合に有利である。 この発明の要点は、前記課題の発明的解決策が被覆陰極を有する支持体シリン ダの特に被覆陰極からの電解析出物の除去に関して簡単な扱いを特徴とし、被覆 陰極の材料の選択に特徴がある。というのはこの選択はそれぞれの電解液析出物 に最大限に適合させられるからである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．容器、電解質、陽極構造部、回転式陰極装置、この回転式陰極装置の制御駆 動手段、電流供給手段とから構成した金属回収室中で金属を電着させるための装 置において、金属回収室中で回転式陰極装置を少なくとも１個のスリット（２１ ）とこのスリットの後方にある少なくとも１個の接触動作室（２５）とを有する 支持体シリンダ（１１）、少なくとも１個の被覆陰極（２０）、接触動作をする ための手段及び電流供給手段を有する駆動軸（５）から構成することを特徴とす る装置。 ２．支持体シリンダ（１１）をプラスチック或いは金属から製造する請求項１の 装置。 ３．スリット（２１）がほぼ回転軸に平行している、請求項１または２の装置。 ４．スリット（２１）に平行に取り付けられた接触動作室（２５）を取り付け管 （２４）によって形成する、請求項１〜３のいずれか一の装置。 ５．スリット（２１）に平行に取り付けられた接触動作室（２５）を支持体シリ ンダ（１１）と同心の第二の、より小さいシリンダ（４０）によって構成し、こ の小さいシリンダをウェブ（４１、４１’）により支持体シリンダに固定するこ とによって接触動作室を限定する、請求項１〜３のいずれか一の装置。 ６．接触動作をさせるために接触動作室（２５）中に接触棒（３０）を配設する 、請求項１〜５のいずれか一の装置。 ７．接触棒（３０）の横断面が円形または角形、特に六角形であり、接触棒（３ ０）は少なくとも下部を細くする、請求項１〜６のいずれか一の装置。 ８．駆動軸（５）が中空軸であり、この中空軸の中空部内に電流供給用導電体（ １９）を配設する、請求項１〜７のいずれか一の装置。 ９．駆動軸（５）を同時に電流供給用導電体（１９）として配設し、金属合金、 特に硬質青銅或いは硬質銅で製造する、請求項１〜７のいずれか一の装置。 10．請求項１の装置を操作するための方法において、被覆陰極（２０）を支持体 シリンダ（１１）に取り付け、接触棒（３０）を用いて接触動作室内に広い面積 で接触させて同時に平坦に固定し、装入された支持体シリンダを簡単にフランジ （９）上に取り付け、駆動軸（５）を介して接触棒に電流を供給することを特徴 とする方法。 11．金属を含有し、充分に導電性である溶液から金属を除去するための、請求項 １０に記載の方法の使用。 12．金属を含有し、充分に導電性である溶液から取り出した金属を劣化させるた めに溶液を作業工程に戻すための、請求項１０に記載の方法の使用。